JPH0230160B2 - - Google Patents

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JPH0230160B2
JPH0230160B2 JP53017066A JP1706678A JPH0230160B2 JP H0230160 B2 JPH0230160 B2 JP H0230160B2 JP 53017066 A JP53017066 A JP 53017066A JP 1706678 A JP1706678 A JP 1706678A JP H0230160 B2 JPH0230160 B2 JP H0230160B2
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Japan
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voltage
source
feedback
reference signal
signal
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Kanerua Heiki
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SORUDETSUKUSU Oy
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SORUDETSUKUSU Oy
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【発明の詳細な説明】 本発明はX線源からの放射X線強度の規制と安
定化の方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for regulating and stabilizing the intensity of emitted X-rays from an X-ray source.

放射X線の強度はアノード電圧及びもしくはア
ノード電流から、又はそれらに比例した量からア
ノード及びもしくはフイラメント電圧を規制する
ためのフイードバツク信号を形成することによつ
て安定化される。
The intensity of the emitted X-rays is stabilized by forming a feedback signal for regulating the anode and/or filament voltage from the anode voltage and/or the anode current or from an amount proportional thereto.

また、本発明は、上記方法が適用されるX線源
(X線発生器)に関する。
The present invention also relates to an X-ray source (X-ray generator) to which the above method is applied.

このX線源はアノード、カソード、電圧電源、
フイラメント電源を含む。これらの電源の少なく
とも一つはX線管に作用する様な電気量を形成す
るために可制御手段を備えている。この可制御手
段は電力供給源電圧からの電気量を形成するもの
であり、その形成された電気量に対してX線管に
作用する電気量は比例する。アノード、カソード
を持つたX線管を含むX線源の放射強度はアノー
ドとカソード間の高電圧及びアノード電流に依拠
する。又、一方アノード電流は主にカソードフイ
ラメントの熱電子放出に依拠し、そのためフイラ
メント電圧に依拠する。このように放射X線の強
度はアノード電圧によつてもフイラメント電圧に
よつても、又その両方によつても影響を受ける。
実際に多くの応用に於ては上述諸量の中のどれが
どれに対して影響を及ぼしているかは重要であ
る。それは放射の特性に対する影響がそれぞれ異
なつているからである。
This X-ray source has an anode, a cathode, a voltage source,
Includes filament power supply. At least one of these power sources is provided with controllable means for forming the electrical quantity acting on the x-ray tube. This controllable means forms a quantity of electricity from the power supply voltage, to which the quantity of electricity acting on the x-ray tube is proportional. The radiation intensity of an x-ray source, including an x-ray tube with an anode and a cathode, depends on the high voltage between the anode and cathode and on the anode current. On the other hand, the anode current mainly depends on the thermionic emission of the cathode filament and therefore on the filament voltage. The intensity of the emitted X-rays is thus influenced by the anode voltage, the filament voltage, or both.
In many actual applications, it is important which of the above-mentioned quantities has an influence on which. This is because each has a different effect on the radiation characteristics.

アノード電圧は主にフオトンのエネルギー分布
及び放射の透過度を決める。一方アノード電流は
所定時間内でのフオトンの数をコントロールす
る。ピーク及び平均電圧レベルとは別にこれらの
電圧の波形はX線放射の所与に対して少なからず
作用を及ぼす。
The anode voltage mainly determines the photon energy distribution and the radiation transmittance. The anode current, on the other hand, controls the number of photons in a given period of time. Apart from the peak and average voltage levels, the waveforms of these voltages have a significant effect on the given x-ray radiation.

ある種の医療用X線診断の応用に於ては、アノ
ード電圧ができるだけ直流電圧であれば有利であ
るということはよく知られている。アノード電圧
を滑らかにしアノード及びフイラメント電圧を調
整可能にするための実際的な方法は、X線装置へ
の供給電源電圧を先ず非調整直流電圧に交換し、
それから適当な可制御手段で調整可能電圧に変換
することである。この調整可能なDC電圧は適当
な周波数及び振幅を持つたAC電圧に変換される。
It is well known that in certain medical X-ray diagnostic applications it is advantageous if the anode voltage is as direct a voltage as possible. A practical method for smoothing the anode voltage and making the anode and filament voltages adjustable is to first replace the supply voltage to the X-ray equipment with an unregulated DC voltage;
It is then converted to an adjustable voltage by suitable controllable means. This adjustable DC voltage is converted to an AC voltage with appropriate frequency and amplitude.

アノード電圧はこのAC電圧からキヤパシタン
ス及び整流器を含む倍圧器によつて作られる。部
分的に似た様なシステムは使用されている可能性
があるが、DC−ACコンバータの出力電圧は適当
な絶縁トランスを介してX線管のフイラメントに
与えられる。
The anode voltage is created from this AC voltage by a voltage doubler including capacitance and a rectifier. Although partially similar systems may be used, the output voltage of the DC-AC converter is applied to the filament of the x-ray tube via a suitable isolation transformer.

上記のシステムに於てはアノード電圧及び電流
(フイラメント電圧)はDC電圧を調整することに
よつて設定される。これらの電圧は安定化するこ
とができ、その場合、アノード電圧電流は原理上
一定である。アノード電圧を安定化する他の方法
は、フイードバツク信号をアノード電圧から直接
とるようなシングルコントロールループを用いる
ことである。実際の応用面に於て、上記システム
は次のような欠点がある。
In the above system, the anode voltage and current (filament voltage) are set by adjusting the DC voltage. These voltages can be stabilized, in which case the anode voltage current is in principle constant. Another way to stabilize the anode voltage is to use a single control loop that takes the feedback signal directly from the anode voltage. In practical application, the above system has the following drawbacks.

まず第1にアノード電圧電流はDC−ACコンバ
ータ、供給直流電圧が安定化されていたとしても
一定ではないということである。それは安定化回
路とX線管間のある種の部品が熱に対して敏感で
あるからである。
First of all, the anode voltage current is not constant even if the DC-AC converter and the supplied DC voltage are stabilized. This is because certain components between the stabilization circuit and the x-ray tube are sensitive to heat.

二番目にはX線管からの直接フイードバツクを
用いる時、制御ループを安定化させるためには制
御速度を緩慢に設定しなければならないというこ
とである。しかし、このように緩慢な制御を行う
と、非安定化DC電圧に含まれる電源周波数リツ
プルが高圧側に現われるとともに、スイツチオン
後の高圧側の上昇に非常に長い時間を要する。つ
まり、X線管の初期作動時の立上りが悪く、実用
面から見て好ましくない。
Second, when using direct feedback from the x-ray tube, the control speed must be set slowly to stabilize the control loop. However, when such slow control is performed, the power supply frequency ripple contained in the unregulated DC voltage appears on the high voltage side, and it takes a very long time for the high voltage side to rise after switching on. In other words, the initial startup of the X-ray tube is poor, which is undesirable from a practical standpoint.

また、逆にシングルコントロールフイードバツ
クループ制御の制御速度を、高圧側に電源周波数
リツプル、電圧変動が発生しないような速い速度
に設定すると、初期作動時の立上りを速くできる
反面、定常作動状態での電圧変動にともなう急速
制御によつてオーバーシユート、ハンチングとい
つたようにX線強度の規制と安定化とを達成しに
くい欠点がある。
Conversely, if the control speed of the single control feedback loop control is set to a fast speed that does not cause power frequency ripples or voltage fluctuations on the high voltage side, the initial startup can be made faster, but the There are drawbacks such as overshoot and hunting caused by rapid control due to voltage fluctuations, which make it difficult to regulate and stabilize the X-ray intensity.

本発明は上記の実情に鑑み、初期作動時の立上
りを速くして、電源周波数リツプルなどが高圧側
に現われないようにしながら、定常作動時にはX
線強度の規制と安定化とを確実に達成できるX線
源からの放射X線の強度の規定と安定化方法並び
にこの方法を用いたX線源を提供することを目的
とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention has been developed to speed up the start-up at the time of initial operation to prevent power frequency ripples from appearing on the high voltage side, while at the same time
It is an object of the present invention to provide a method for regulating and stabilizing the intensity of emitted X-rays from an X-ray source, which can reliably regulate and stabilize the radiation intensity, and an X-ray source using this method.

上記の目的を達成するためになされた本発明に
かかるX線源からの放射X線の強度の規制と安定
化方法は、X線源からの放射X線の強度を規制す
るとともに、その規制された放射X線強度を安定
化する方法であつて、電力源から供給される電気
量から上記X線源に供給する電気量を可変制御す
るための可制御手段の出力から第1のフイードバ
ツク信号をつくり、この第1のフイードバツク信
号と上記X線源に供給する所望電気量に相当する
基準信号よりも低レベルに設定された暫定基準信
号との比較にもとづく差動信号により上記可制御
手段を制御する内側フイードバツク制御回路を形
成する一方、上記可制御手段の出力に比例する上
記X線源のアノード電圧及び/もしくはフイラメ
ント電圧またはそれらに比例する量から、上記ア
ノード電圧及び/もしくはフイラメント電圧を制
御するための第2のフイードバツク信号をつく
り、この第2のフイードバツク信号と上記暫定基
準信号よりも高レベルに設定された上記基準信号
とを比較して両者の値が一致したとき、上記内側
フイードバツク制御回路において上記第1のフイ
ードバツク信号と比較される信号を暫定基準信号
から、上記基準信号と第2のフイードバツク信号
との比較にもとづく差動信号に切換えて上記アノ
ード電圧及び/もしくはフイラメント電圧を上記
基準信号に保持するように制御する外側フイード
バツク制御回路を形成し、上記内側フイードバツ
ク制御回路の時定数を上記外側フイードバツク制
御回路の時定数よりも小に設定して、初期作動時
は内側フイードバツク制御回路により、また定常
作動時は外側フイードバツク制御回路により、上
記アノード電圧及び/もしくはフイラメント電圧
を制御することを特徴とする。
A method for regulating and stabilizing the intensity of emitted X-rays from an X-ray source according to the present invention, which has been made to achieve the above object, regulates the intensity of emitted X-rays from an X-ray source and A method for stabilizing the intensity of emitted X-rays, the method comprising: receiving a first feedback signal from the output of a controllable means for variably controlling the amount of electricity supplied to the X-ray source from the amount of electricity supplied from a power source; and controlling the controllable means by a differential signal based on a comparison between the first feedback signal and a provisional reference signal set at a lower level than a reference signal corresponding to a desired amount of electricity to be supplied to the X-ray source. controlling said anode voltage and/or filament voltage from an anode voltage and/or filament voltage of said X-ray source that is proportional to the output of said controllable means or a quantity proportional thereto; This second feedback signal is compared with the reference signal set to a higher level than the provisional reference signal, and when the two values match, the inner feedback control circuit The signal to be compared with the first feedback signal is switched from the provisional reference signal to a differential signal based on the comparison between the reference signal and the second feedback signal, and the anode voltage and/or filament voltage is changed to the reference signal. A time constant of the inner feedback control circuit is set to be smaller than a time constant of the outer feedback control circuit, so that during initial operation, the inner feedback control circuit Further, during steady operation, the anode voltage and/or filament voltage is controlled by an external feedback control circuit.

これを換言的に要約すると、本発明方法はアノ
ード電圧電源を安定化するためにフオローアツプ
コントロールシステムに似かよつた内外両側の可
制御部を含む様な安定化装置を用い、内側コント
ロールシステムが入力電圧の電源周波数リツプル
及び電圧変動を補償するように早く作動されるこ
とであり、また外側制御回路に適当な安定化のた
めに内側制御回路よりも充分に小さい時定数を持
たせることであり、さらに放射源の作動時にテン
ポラリレフエレンス信号(暫定基準信号)を外側
制御回路をバイパスして内側制御回路に接続し、
システムの最終的なバランス化のスピードアツプ
を図る点にある。
To summarize this in other words, the method of the present invention uses a stabilizing device similar to a follow-up control system to stabilize the anode voltage supply, including controllable parts on both the inner and outer sides, with the inner control system input the outer control circuit is operated quickly to compensate for line frequency ripples and voltage variations in the voltage, and the outer control circuit has a sufficiently smaller time constant than the inner control circuit for proper stabilization; Furthermore, when the radiation source is activated, a temporary reference signal (temporary reference signal) is connected to the inner control circuit by bypassing the outer control circuit,
The purpose is to speed up the final balancing of the system.

また、本発明による放射線源は、要約すると、
前述可制御部の制御入力が比較器の出力に接続さ
れていて、その比較器の一つの入力が適当なフイ
ードバツク手段によつて可制御部の出力に接続さ
れている。また、他の一つの入力が第2の比較器
の出力に接続され、それの一つの入力はX線管に
作用する電気量からのフイードバツク信号を作る
ための適当なフイードバツク回路に接続されてお
り、もう一方の入力は信号源に接続されている。
この信号はX線管への電気量の所望値に比例する
様になつている。
Furthermore, the radiation source according to the present invention can be summarized as follows:
The control input of said controllable part is connected to the output of a comparator, one input of which is connected by suitable feedback means to the output of the controllable part. Also, one other input is connected to the output of a second comparator, one input of which is connected to a suitable feedback circuit for producing a feedback signal from the electrical quantity acting on the x-ray tube. , the other input is connected to the signal source.
This signal is made proportional to the desired amount of electricity to the x-ray tube.

以下、本発明の具体例を添付図面を例に採つて
説明する。第1図は本発明の安定化方法の制御原
理を表わし、第2図はX線の強度が本発明方法で
安定化されている例を示すブロツク図である。第
3図は高圧及びフイラメント電圧が第1図に対応
してX線源の中で如何に形成されるか、そしてフ
イードバツクが如何に形成されるかを夫々示して
いる。第4図は制御信号が第2、第3図のX線源
の中で如何に形成されるかを示している。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the control principle of the stabilization method of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example in which the intensity of X-rays is stabilized by the method of the present invention. FIG. 3 shows, corresponding to FIG. 1, how the high voltage and filament voltage are created in the X-ray source and how the feedback is created, respectively. FIG. 4 shows how the control signals are generated in the X-ray sources of FIGS. 2 and 3.

第1図では、X線管の高電圧、およびフイラメ
ント電圧(電流)がH1,H2の二つのカスケード
過程によつて作られている。その過程のS1,S2
出力量からF1,F2のフイードバツク器によつて
f1,f2のフイードバツク信号を作る。f1,f2は内
部フイードバツク回路H1のフイードバツク信号
f1を制御するように比較器C1,C2へ送られる。比
較器C1へのフイードバツク回路F1からのフイー
ドバツク信号f1はプロセスH1を制御する。この
内側制御回路H1,F1のフイードバツク信号f1
比較器C2の出力信号と比較される。基準源Rの
信号rと外側制御回路のフイードバツク信号f2
の差は比較器C2の出力信号に比例している。外
側制御回路は別の基準源R′の信号r′を比較器C1
基準信号へと切り換えるスイツチKによつてバイ
パスされている。第2、第3及び第4図における
X線源は300Vの外部電源に接続されている。主
交流電圧は302,303を通りスイツチ301
によつて高圧電源ユニツト10とフイラメント電
源ユニツト230に接続されている。装置を本体
はコネクシヨン304によつてグラウンド電位に
接続されている。高圧電源ユニツト10はスイツ
チ11、整流器12、フイルタコンデンサ13を
含む。出力電圧15は可制御部VR,20に供給
され、この可制御部VR,20はスイツチング手
段21、ダイオード23、チヨーク24及びコン
デンサー25を含む。可制御部20の出力電圧2
6は入力電圧15に対し周期的に開閉するスイツ
チング手段21のデユーテイサイクル(使用サイ
クル)に依存する。スイツチング手段21は、例
えば、スイツチングトランジスタが使用され、そ
の場合、制御器22は適当な絶縁、増巾、整形手
段をもち、パルス巾モジユレータ70PWMから
得られたパルスをスイツチングトランジスタに適
合する様に波形整形するものである。上記可制御
部20の出力電圧26はDC−ACコンバータV
1,30に供給される。このコンバータV1,3
0は交替位相で、周期的にオン−オフスイツチす
るスイツチング手段31及び32、これらの制御
器33、並びにプツシユープルトランス34を含
む。DC−ACコンバータ30はパルス源60bか
らのパルスによつて制御される。トランス34の
2次巻線は交替位相で二つの並列接続倍圧器40
a,40bに電圧を供給する。二つの倍圧器40
a,40bの内、一方の倍圧器40aはグラウン
ドに対して正の高圧電圧を作り、この電圧はX線
管50のアノード51に接続されている。同様に
他方の倍圧器40bは負の高圧電圧を作り、この
電圧はカソード52に接続されている。二つの倍
圧器40a,40bはコンデンサCi,Ciからなる
二つのカスケード接続を含み、又これらに互いに
接続された整流器Dijを含む。直流電圧235は
トランス231、整流器232、フイルタコンデ
ンサ233、スイツチ234を含むフイラメント
電源ユニツトFP230の中で主電流から作られ
る。この直流電圧は可制御部FR240に供給さ
れ、それは直列トランジスタ241を含む。安定
化された直流電圧245はスイツチング手段25
1,252、制御器253、プツシユープルトラ
ンス254を含むDC−ACコンバータFI,250
に供給される。スイツチング手段251,252
は周期的交替位相パルス制御を制御253によつ
てパルス源60cから受ける。トランス254の
2次巻線から得られたAC電圧はX線管50のフ
イラメント52,53に直接供給されフイラメン
ト電圧を作る。
In FIG. 1, the high voltage of the X-ray tube and the filament voltage (current) are created by two cascade processes H 1 and H 2 . From the output amounts of S 1 and S 2 in the process, the feedback device of F 1 and F 2
Create feedback signals of f 1 and f 2 . f 1 and f 2 are feedback signals of internal feedback circuit H 1
It is sent to comparators C 1 and C 2 to control f 1 . Feedback signal f 1 from feedback circuit F 1 to comparator C 1 controls process H 1 . The feedback signal f 1 of the inner control circuits H 1 and F 1 is compared with the output signal of the comparator C 2 . The difference between the signal r of the reference source R and the feedback signal f2 of the outer control circuit is proportional to the output signal of the comparator C2 . The outer control circuit is bypassed by a switch K which switches the signal r' of another reference source R' into the reference signal of the comparator C1 . The X-ray sources in Figures 2, 3 and 4 are connected to a 300V external power supply. The main AC voltage passes through 302 and 303 to switch 301
It is connected to the high voltage power supply unit 10 and the filament power supply unit 230 by. The main body of the device is connected to ground potential by a connection 304. High voltage power supply unit 10 includes a switch 11, a rectifier 12, and a filter capacitor 13. The output voltage 15 is supplied to a controllable part VR, 20 which includes switching means 21, a diode 23, a chain 24 and a capacitor 25. Output voltage 2 of controllable unit 20
6 depends on the duty cycle (use cycle) of the switching means 21 which opens and closes periodically in response to the input voltage 15. The switching means 21 may be, for example, a switching transistor, in which case the controller 22 has suitable insulation, amplification and shaping means to adapt the pulses obtained from the pulse width modulator 70PWM to the switching transistor. It shapes the waveform. The output voltage 26 of the controllable section 20 is a DC-AC converter V
1,30. This converter V1,3
0 includes switching means 31 and 32 for periodic on-off switching with alternating phases, their controller 33, and a push-pull transformer 34. DC-AC converter 30 is controlled by pulses from pulse source 60b. The secondary winding of the transformer 34 has two parallel connected voltage doublers 40 with alternating phases.
A voltage is supplied to a and 40b. two pressure doublers 40
One of the voltage doublers 40 a and 40 b generates a positive high voltage with respect to the ground, and this voltage is connected to the anode 51 of the X-ray tube 50 . Similarly, the other voltage doubler 40b produces a negative high voltage, which is connected to the cathode 52. The two voltage doublers 40a, 40b include two cascades of capacitors Ci, Ci and a rectifier Dij connected to each other. A DC voltage 235 is generated from the main current in a filament power supply unit FP230 that includes a transformer 231, a rectifier 232, a filter capacitor 233, and a switch 234. This DC voltage is supplied to the controllable part FR240, which includes a series transistor 241. The stabilized DC voltage 245 is connected to the switching means 25
1,252, DC-AC converter FI, 250 including controller 253, push-pull transformer 254
is supplied to Switching means 251, 252
receives periodic alternating phase pulse control from pulse source 60c by control 253. The AC voltage obtained from the secondary winding of the transformer 254 is supplied directly to the filaments 52, 53 of the X-ray tube 50 to create a filament voltage.

フイードバツク手段VR,FB,80により安
定化DC電圧26からフイードバツク信号85が
発生する。この手段80は抵抗81、発光ダイオ
ードLED,82と光結合したフオトトランジス
ター83及び抵抗84を含む。高電圧フイードバ
ツク信号105はフイードバツク手段Va,FB,
100により形成され、フイードバツク手段10
0は抵抗101及びアノード51の電位と接地の
電位間に接続された分圧器102,101を含
む。この高電圧フイードバツク信号105はアノ
ードとカソードの電位が接地電位に対して対称の
ためアノード51とカソード52間の電位に比例
している。
A feedback signal 85 is generated from the regulated DC voltage 26 by feedback means VR, FB, 80. This means 80 includes a resistor 81, a phototransistor 83 optically coupled to a light emitting diode LED, 82, and a resistor 84. The high voltage feedback signal 105 is transmitted to the feedback means Va, FB,
100, the feedback means 10
0 includes a resistor 101 and voltage dividers 102 and 101 connected between the potential of the anode 51 and the ground potential. This high voltage feedback signal 105 is proportional to the potential between the anode 51 and the cathode 52 because the potentials of the anode and cathode are symmetrical with respect to the ground potential.

アノード電流に比例するフイードバツク信号9
5はフイードバツク手段Ia,FB,90で発生す
る。この手段90は倍圧器40a,40bの中央
入力間に接続されている。これらの入力を通る直
流分はX線管のアノード電流に等しい。コンデン
サー91は真のフイードバツク信号95が発生す
る分圧器92,93を通してフイードバツク手段
90を流れる電流の交流分を除く。フイラメント
電源に付属する安定化手段の出力電圧245に比
例するフイードバツク信号225は分圧器22
1,222を含むフイードバツク手段FR,FB,
220で発生する。高電圧の高さはパルス幅モジ
ユレータPWM,70の入力電圧115の影響を
受ける。そしてパルス幅モジユレータ70とそれ
に接続するパルス源60aとは市販されている周
知の部品である。同じことがパルス源60b及び
60cにも云える。パルス源60a,60b及び
60cは一つのパルスセンターにしても良く、そ
うした場合可制御部20及びDC−ACコンバータ
30,250には同期した制御パルスが入る。X
線管のフイラメント電圧及びそれに伴なうアノー
ド電流は可制御部240の制御信号で決定され
る。比較器110と120及び安定化システムに
付属する基準値Va,REF,150は、高電圧電
源のフイードバツク信号85と105がコントロ
ール信号115の発生に影響を及ぼす部品からな
る。比較器110はオペ(操作)アンプ111と
フイードバツク器112を含む。比較器120は
オペアンプ121とフイードバツク器122及び
抵抗123とを含む。外側制御回路のフイードバ
ツク信号105,f2は内側制御回路70,20,
80,H1,F1の差動信号115,eにフオロー
アツプする様にこの信号115に影響して、この
信号115と基準源150,Rの基準信号15
5,rとを比較する比較器120,C2の出力電
圧125となつて現われる。かくてX線管のアノ
ード電圧は高電圧フイードバツク信号105が基
準信号155の値に一致するように調節される。
Feedback signal 9 proportional to anode current
5 is generated by the feedback means Ia, FB, 90. This means 90 is connected between the central inputs of the voltage doublers 40a, 40b. The DC component through these inputs is equal to the anode current of the x-ray tube. Capacitor 91 removes the AC portion of the current flowing through feedback means 90 through voltage dividers 92 and 93 where true feedback signal 95 is generated. A feedback signal 225 proportional to the output voltage 245 of the stabilizing means attached to the filament power supply is provided by the voltage divider 22.
Feedback means FR, FB, including 1,222
Occurs at 220. The height of the high voltage is influenced by the input voltage 115 of the pulse width modulator PWM,70. The pulse width modulator 70 and the pulse source 60a connected thereto are commercially available and well-known components. The same is true for pulse sources 60b and 60c. The pulse sources 60a, 60b and 60c may be formed into one pulse center, in which case the controllable section 20 and the DC-AC converters 30, 250 receive synchronized control pulses. X
The filament voltage of the wire tube and the associated anode current are determined by control signals from the controllable section 240. Comparators 110 and 120 and reference values Va, REF, 150 associated with the stabilization system consist of components whose high voltage power supply feedback signals 85 and 105 influence the generation of control signal 115. Comparator 110 includes an operational amplifier 111 and a feedback device 112. Comparator 120 includes an operational amplifier 121, a feedback device 122, and a resistor 123. The feedback signal 105, f 2 of the outer control circuit is transmitted to the inner control circuit 70, 20,
80, H 1 , F 1 so as to follow up the differential signal 115, e of reference source 150, R.
A comparator 120 compares C 5 and r, and appears as an output voltage 125 of C 2 . The anode voltage of the x-ray tube is thus adjusted so that the high voltage feedback signal 105 matches the value of the reference signal 155.

フイラメント電源のコントロールシステムは上
述した高圧電源の制御システムと同じタイプであ
る。それには比較器200と210及び基準源
Ia、REF,190を含む。比較器200はオペ
アンプ201とフイードバツク器202を含む。
比較器210はオペアンプ211、フイードバツ
ク器212及び抵抗器213を含む。高圧電源と
同様、フイラメント電源においてもフイードバツ
ク信号95,f2は、内側制御回路240,22
0,H1,F1の差動信号205,eをフオローア
ツプコントロールする様にこれらに影響を及ぼ
す。かくしてフイラメント電圧はアノード電流の
フイードバツク信号95が基準信号195の値に
一致するように調節される。
The control system for the filament power supply is of the same type as the control system for the high voltage power supply described above. It includes comparators 200 and 210 and a reference source.
Contains Ia, REF, 190. Comparator 200 includes an operational amplifier 201 and a feedback device 202.
Comparator 210 includes an operational amplifier 211, a feedback device 212, and a resistor 213. Similar to the high-voltage power supply, in the filament power supply, the feedback signal 95, f 2 is transmitted to the inner control circuit 240, 22.
The differential signal 205, e of 0, H 1 and F 1 is influenced so as to perform follow-up control. The filament voltage is thus adjusted so that the anode current feedback signal 95 matches the value of the reference signal 195.

フイラメント電圧の制御システムに於ては、X
線管のフイラメントには熱的時定数があるので外
側制御回路は内側制御回路の時定数に比較して適
切に遅くなるようにフイードバツク器212で決
められ、その遅れはフイードバツク器202で設
定される。
In the filament voltage control system,
Since the filament of the wire tube has a thermal time constant, the outer control circuit is determined to be appropriately delayed compared to the time constant of the inner control circuit by the feedback device 212, and the delay is set by the feedback device 202. .

次に、動作を説明すると、X線が出ている時は
高電圧の制御システムでもフイラメント電圧の制
御システムでも外側制御回路は固定された信号
Vov,140とVof,180,r′を信号125と
215にスイツチングして一時的にバイパスさせ
るので、これらの固定された信号が最初に高圧側
電圧26とフイラメント側電圧245の値を決め
る。スイツチの投入後、これらの信号140,1
80は電圧26と245が外側制御回路によつて
決定されるまで適切に選択した時定数回路Tv1
30とTF,170で決定される。スイツチ投入
時はスイツチ160の接点161が接地電位から
専用の正電位に切り換わる。スイツチ投入前は信
号125のレベルはダイオード143とダイオー
ド142及び141間の合計電圧で決まつてい
る。スイツチ投入時はコンデンサー132がそれ
の一方において、抵抗131を通して充電が開始
され、他方では抵抗123、ダイオード142,
143を通して充電されている。コンデンサー1
32がスイツチ160を切換え作動させるだけ充
電された時、ダイオード142に逆電圧が印加さ
れてダイオード143、コンデンサー132が高
電圧制御回路から切り離される。ダイオード18
1,182,183、抵抗171,213及びフ
イラメント電圧制御回路に付属するコンデンサー
172は上記高電圧制御回路側のコンデンサー1
32と同様に作用する。
Next, to explain the operation, when X-rays are emitted, the outer control circuit uses a fixed signal regardless of whether it is a high voltage control system or a filament voltage control system.
Since Vov, 140 and Vof, 180, r' are temporarily bypassed by switching signals 125 and 215, these fixed signals initially determine the values of high side voltage 26 and filament side voltage 245. After the switch is turned on, these signals 140,1
80 is a suitably selected time constant circuit Tv1 until voltages 26 and 245 are determined by the outer control circuit.
30 and TF, 170. When the switch is turned on, the contact 161 of the switch 160 is switched from the ground potential to a dedicated positive potential. Before the switch is turned on, the level of signal 125 is determined by the total voltage between diode 143 and diodes 142 and 141. When the switch is turned on, capacitor 132 starts charging through resistor 131 on one side, and resistor 123, diode 142,
It is charged through 143. capacitor 1
32 is sufficiently charged to operate switch 160, a reverse voltage is applied to diode 142, disconnecting diode 143 and capacitor 132 from the high voltage control circuit. diode 18
1, 182, 183, resistors 171, 213, and a capacitor 172 attached to the filament voltage control circuit are the capacitor 1 on the high voltage control circuit side.
32.

ここで、もう一度、スイツチがオンされてから
の現象の連続を、第5図で示すタイミンググラフ
に従つて説明する。アノード電圧ならびにX線管
は第5図中のタイミングT1のときにスイツチオ
ンされる。それ以前のオペアンプ111、つまり
比較器110の入力電圧125、(第5図中のV
4)は、ダイオード143によつて規定される値
にロツクされている。これは、比較器120の出
力電圧が抵抗123、ダイオード142,14
3,141ならびにスイツチ161に一時的にバ
イパスされるからである。
Here, the sequence of phenomena after the switch is turned on will be explained once again according to the timing graph shown in FIG. The anode voltage and the x-ray tube are switched on at timing T1 in FIG. Before that, the input voltage 125 of the operational amplifier 111, that is, the comparator 110, (V in FIG.
4) is locked to a value defined by diode 143. This means that the output voltage of the comparator 120 is
This is because the signal is temporarily bypassed by the switch 161 and the switch 161.

そして、可制御部20とスイツチ161とが上
記のT1の時点で作動して調整されたDC電圧2
6、(第5図中のV5)は、比較器120の出力
電圧125,V4にて規定された電圧値まで急速
に上昇する。このDC電圧26,V5に比例する
アノード電圧も同様に僅かな時間遅れをもつて上
昇する。
Then, the controllable unit 20 and the switch 161 are activated at the time T1 mentioned above to adjust the DC voltage 2.
6 (V5 in FIG. 5) rapidly rises to the voltage value defined by the output voltage 125, V4 of the comparator 120. The anode voltage proportional to this DC voltage 26, V5 also rises with a slight time delay.

上記したタイミングT1の後で、コンデンサー
132は、抵抗131とコンデンサー132で決
る時定数のもとで電位V0に向かつての充電が開
始される。このとき、第5図中の電圧V3とV4
が同様な傾斜で上昇開始する。その電圧V4,1
25の上昇は、フイードバツク信号105、(第
5図中のV6)が基準信号155、(第4図中の
V7)の値まで到達したとき、停止される。この
とき、つまり第5図中のタイミングT2のとき、
内側制御回路が上記ダイオード143による制御
回路から切り離されるように切換わり、定常状態
に達する。
After the above-mentioned timing T1, the capacitor 132 starts to be charged toward the potential V0 under a time constant determined by the resistor 131 and the capacitor 132. At this time, voltages V3 and V4 in FIG.
begins to rise at a similar slope. Its voltage V4,1
25 is stopped when the feedback signal 105, (V6 in FIG. 5) reaches the value of the reference signal 155, (V7 in FIG. 4). At this time, that is, at timing T2 in FIG.
The inner control circuit switches to be disconnected from the diode 143 control circuit and a steady state is reached.

この定常状態では、つまり初期のスイツチオン
の後、内側制御回路は、外側制御回路によつて完
全にコントロールされる。この場合、短期間の安
定と制御は内側制御回路の特性により、また長期
間の安定は外側制御回路によつて得られる。
In this steady state, ie after the initial switch-on, the inner control circuit is completely controlled by the outer control circuit. In this case, short-term stability and control are obtained by the characteristics of the inner control circuit, and long-term stability by the outer control circuit.

以上述べた如く、本発明によれば、内側コント
ロールシステムを入力電圧の電源周波数リツプル
及び電圧変動を補償するように早く作動させるこ
とができるとともに、外側制御回路に充分に遅い
時定数を持たせることによつてオーバーシユート
などのない安定よい制御が行い得る。しかも放射
源の作動時にはテンポラリレフエレンス信号を外
側制御回路をバイパスして内側制御回路に接続す
ることにより、システムの最終的なバランス化領
域までの上昇スピードアツプを図ることが可能と
なる。
As described above, according to the present invention, the inner control system can be activated quickly to compensate for power supply frequency ripples and voltage fluctuations of the input voltage, and the outer control circuit can have a sufficiently slow time constant. This allows for stable control without overshoot. Moreover, by connecting the temporary reference signal to the inner control circuit bypassing the outer control circuit when the radiation source is activated, it is possible to speed up the rise of the system to the final balanced region.

本発明は上記の記述に決して限られるものでは
なく、記述は一例として記載したものにすぎず、
既褐特許請求の範囲で定義された発明の枠内に於
て上記の具体的内容は変わることもある。
The present invention is in no way limited to the above description, which is given by way of example only.
The specific content described above may vary within the scope of the invention as defined in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の安定化方法の制御原理を表わ
し、第2図はX線源強度が本発明方法で安定化さ
れているところの例のブロツク図である。第3図
は高圧及びフイラメント電圧が第1図に対応して
X線源の中で如何に形成されるかそしてフイード
バツクが如何に形成されるかを夫々示している。
第4図は制御信号が第2図、第3図のX線源の中
で如何に形成されるかを示している。第5図は各
部の電圧値の変化を示すタイミンググラフであ
る。 (符号の説明)、50……X線管、51……ア
ノード、52,53……カソード、20,240
……可制御部、115,205……コントロール
入力、110,200……比較器、120,21
0……他の比較器、105,95……フイードバ
ツク信号、100,90……フイードバツク回
路、155,195……信号、150,190…
…信号源。
FIG. 1 represents the control principle of the stabilization method of the invention, and FIG. 2 is a block diagram of an example in which the X-ray source intensity is stabilized by the method of the invention. FIG. 3 shows, corresponding to FIG. 1, how the high voltage and the filament voltage are created in the X-ray source and how the feedback is created, respectively.
FIG. 4 shows how the control signals are generated in the X-ray source of FIGS. 2 and 3. FIG. FIG. 5 is a timing graph showing changes in voltage values at various parts. (Explanation of symbols), 50... X-ray tube, 51... Anode, 52, 53... Cathode, 20,240
...Controllable unit, 115,205...Control input, 110,200...Comparator, 120,21
0...Other comparators, 105,95...Feedback signal, 100,90...Feedback circuit, 155,195...Signal, 150,190...
...signal source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 X線源からの放射X線の強度を規制するとと
もに、その規制された放射X線の強度を安定化す
る方法であつて、電力源から供給される電気量か
ら上記X線源に供給する電気量を可変制御するた
めの可制御手段の出力から第1のフイードバツク
信号をつくり、この第1のフイードバツク信号と
上記X線源に供給する所望電気量に相当する基準
信号よりも低レベルに設定された暫定基準信号と
の比較にもとづく差動信号により上記可制御手段
を制御する内側フイードバツク制御回路を形成す
る一方、上記可制御手段の出力に比例する上記X
線源のアノード電圧及び/もしくはフイラメント
電圧またはそれらに比例する量から、上記アノー
ド電圧及び/もしくはフイラメント電圧を制御す
るための第2のフイードバツク信号をつくり、こ
の第2のフイードバツク信号と上記暫定基準信号
よりも高レベルに設定された上記基準信号とを比
較して両者の値が一致したとき、上記内側フイー
ドバツク制御回路において上記第1のフイードバ
ツク信号と比較される信号を暫定基準信号から、
上記基準信号と第2のフイードバツク信号との比
較にもとづく差動信号に切換えて上記アノード電
圧及び/もしくはフイラメント電圧を上記基準信
号に保持するように制御する外側フイードバツク
制御回路を形成し、上記内側フイードバツク制御
回路の時定数を上記外側フイードバツク制御回路
の時定数よりも小に設定して、初期作動時は内側
フイードバツク制御回路により、また定常作動時
は外側フイードバツク制御回路により、上記アノ
ード電圧及び/もしくはフイラメント電圧を制御
することを特徴とするX線源からの放射X線の強
度の規制と安定化方法。 2 アノード51とカソード52,53とを含む
X線管50と、高電圧源と、フイラメント電源と
により成り、これら電源のうち少なくとも一つは
上記X線管50に供給する電気量を可変制御する
ための可制御部20,240を備え、これら可制
御部20,240への可変制御信号115,20
5を形成する比較器110,200の一方の入力
が上記可制御部20,240の出力側から第1の
フイードバツク信号85,225を発生させるフ
イードバツク手段80,220の出力に結合され
ているとともに、上記比較器110,200の他
方の入力が上記X線源に供給する所望電気量に相
当する基準信号155,195よりも低レベルに
設定された暫定基準信号140,180の供給源
および他の比較器120,210の共通の出力に
結合されており、この他の比較器120,210
の一方の入力は上記可制御部20,240の出力
に比例するX線管50への印加電気量から第2の
フイードバツク信号105,95を発生させるフ
イードバツク手段100,90の出力に結合され
ているとともに、この比較器120,210の他
方の入力がアノード電圧に比例する基準信号15
5,195の供給源150,190の出力に結合
されており、上記第2のフイードバツク信号10
5,95が上記供給源150,190から出力さ
れる基準信号155,195と一致したとき、上
記比較器110,200への他方の入力を上記暫
定基準信号140,180の供給源の出力との結
合状態から上記比較器120,210の出力との
結合状態に自動的に切換えるように構成したこと
を特徴とするX線源からの放射X線の強度の規制
と安定化を図つているX線源。 3 X線管50へ高電圧を供給する高電圧供給源
中に電圧レギユレータ20を備え、この電圧レギ
ユレータ20への可変制御信号115を形成する
比較器110の一方の入力が上記電圧レギユレー
タ20の出力に第1のフイードバツク回路80を
介して結合されているとともに、上記比較器11
0の他方の入力が暫定基準信号140の供給源お
よび他の比較器120の出力に共通に結合されて
おり、上記他の比較器120の一方の入力がX線
管50のアノード51に第2のフイードバツク回
路100を介して結合されているとともに、この
他の比較器120の他方の入力がアノード電圧に
比例する基準信号155の供給源150の出力に
結合されており、上記供給源150の基準信号1
55を暫定基準信号140よりも高レベルに設定
している特許請求の範囲第2項記載のX線源。 4 X線管50のカソード53にフイラメント電
圧を供給するフイラメント電圧供給源中に可制御
レギユレータ240を備え、この可制御レギユレ
ータ240への可変制御信号205を形成する比
較器200の一方の入力が上記可制御レギユレー
タ240の出力に第1のフイードバツク回路22
0を介して結合されているとともに、上記比較器
200の他方の入力が暫定基準信号180の供給
源および他の比較器210の出力に共通に結合さ
れており、上記他の比較器210の一方の入力が
倍圧器40a,40bに第2のフイードバツク回
路90を介して結合されているとともに、この他
の比較器210の他方の入力が所望のアノード電
流に比例する基準信号195の供給源190の出
力に結合されており、上記供給源190の基準信
号195を暫定基準信号180よりも高レベルに
設定している特許請求の範囲第2項記載のX線
源。
[Claims] 1. A method for regulating the intensity of emitted X-rays from an X-ray source and stabilizing the intensity of the regulated emitted X-rays, which A first feedback signal is generated from the output of the controllable means for variably controlling the amount of electricity supplied to the X-ray source, and the first feedback signal and a reference signal corresponding to the desired amount of electricity to be supplied to the X-ray source are combined. forming an inner feedback control circuit for controlling said controllable means by means of a differential signal based on a comparison with a provisional reference signal set at a lower level than X;
A second feedback signal for controlling the anode voltage and/or filament voltage is generated from the anode voltage and/or filament voltage of the line source or a quantity proportional thereto, and the second feedback signal and the temporary reference signal are When the two values match, the inner feedback control circuit converts the signal to be compared with the first feedback signal from the provisional reference signal.
forming an outer feedback control circuit for controlling the anode voltage and/or filament voltage to be maintained at the reference signal by switching to a differential signal based on a comparison between the reference signal and a second feedback signal; The time constant of the control circuit is set to be smaller than the time constant of the outer feedback control circuit, and the anode voltage and/or filament is controlled by the inner feedback control circuit during initial operation and by the outer feedback control circuit during steady operation. A method for regulating and stabilizing the intensity of emitted X-rays from an X-ray source, characterized by controlling voltage. 2 Consists of an X-ray tube 50 including an anode 51 and cathodes 52, 53, a high voltage source, and a filament power source, and at least one of these power sources variably controls the amount of electricity supplied to the X-ray tube 50. variable control signals 115, 20 to these controllable parts 20, 240.
one input of the comparator 110, 200 forming the controllable part 20, 240 is coupled to the output of a feedback means 80, 220 which generates a first feedback signal 85, 225 from the output side of the controllable part 20, 240; A source of provisional reference signals 140, 180 and other comparisons where the other input of said comparator 110, 200 is set at a lower level than a reference signal 155, 195 corresponding to the desired amount of electricity to be supplied to said X-ray source. the other comparators 120, 210.
one input is coupled to the output of a feedback means 100, 90 for generating a second feedback signal 105, 95 from the amount of electricity applied to the x-ray tube 50 which is proportional to the output of the controllable part 20, 240. In addition, the other input of this comparator 120, 210 is a reference signal 15 proportional to the anode voltage.
5,195 and the second feedback signal 10 is coupled to the output of the source 150,190 of
5,95 coincides with the reference signal 155,195 output from the source 150,190, the other input to the comparator 110,200 is connected to the output of the source of the provisional reference signal 140,180. An X-ray device for regulating and stabilizing the intensity of emitted X-rays from an X-ray source, characterized in that it is configured to automatically switch from a coupled state to a coupled state with the outputs of the comparators 120 and 210. source. 3. A voltage regulator 20 is provided in the high voltage supply source that supplies the high voltage to the X-ray tube 50, one input of the comparator 110 forming the variable control signal 115 to the voltage regulator 20 is the output of the voltage regulator 20. via a first feedback circuit 80, and the comparator 11
0 is commonly coupled to a source of provisional reference signal 140 and to the output of another comparator 120 , one input of said other comparator 120 is coupled to a second anode 51 of x-ray tube 50 . and the other input of this other comparator 120 is coupled to the output of a source 150 of a reference signal 155 proportional to the anode voltage, the reference signal 155 being proportional to the anode voltage. signal 1
55 is set at a higher level than the provisional reference signal 140. 4. A controllable regulator 240 is provided in the filament voltage supply supplying the filament voltage to the cathode 53 of the X-ray tube 50, and one input of the comparator 200 forming the variable control signal 205 to the controllable regulator 240 is A first feedback circuit 22 is connected to the output of the controllable regulator 240.
0 and the other input of the comparator 200 is commonly coupled to the source of the provisional reference signal 180 and the output of the other comparator 210; is coupled to the voltage doubler 40a, 40b via a second feedback circuit 90, and the other input of this other comparator 210 is a source 190 of a reference signal 195 proportional to the desired anode current. 3. The X-ray source of claim 2, wherein the reference signal 195 of the source 190 is coupled to the output and sets the reference signal 195 of the source 190 to a higher level than the interim reference signal 180.
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